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Ce n'est que depuis quelques années que la science se penche sur les étonnantes ondes qui se forment sur un ballon rempli d'eau, au moment où il s'écrase sur une table ou au sol. Le premier article scientifique sur le sujet a été publié en 2014 par les chercheurs de la prestigieuse Université de Cambridge. Leur conclusion : les ondes à la surface du ballon apparaissent sur le même principe que les ondes courtes à la surface de l'eau.

Ondes courtes ou ondes longues - lesquelles sont les plus rapides?

Dans le cas de longueurs d'onde importantes, c'est-à-dire lorsque la distance entre les différentes crêtes d'ondes dépasse quelques centimètres, les ondes longues dans l'eau se déplacent plus rapidement que les courtes. C'est ce que l'on observe en jetant une pierre dans un étang. Pourtant, si l'on regarde bien sur la vidéo au ralenti ce qui se passe à la surface du ballon, c'est justement l'inverse : les ondes petites et courtes sont plus rapides que celles qui sont longues et plus importantes. Mais comment cela est-il possible ? Pour les ondes aquatiques courtes, donc celles dont la distance entre les crêtes d'ondes ne fait que quelques centimètres au maximum, d'autres lois de la physique entrent en jeu. Dans ce cas, les ondes courtes se déplacent plus rapidement que les longues ! On le voit bien lorsqu'un petit objet, tel qu'une goutte d'eau, touche la surface de l'eau. Les ondes courtes se déplacent sur une longue distance – comme dans le cas du ballon rempli d'eau.

Les physiciens utilisent le ballon remplis d'eau pour tester leurs formules

Mais pourquoi de sérieux physiciens consacrent-ils du temps à l'observation de ballons remplis d'eau ? Tout d'abord, ils comparent le schéma des ondes observées avec celui qu'ils ont calculé sur la base de leurs formules. Si leurs prévisions s'avèrent exactes, ils peuvent appliquer leurs formules à d'autres phénomènes analogues. Par exemple, les petites gouttes se comportent de la même manière que les ballons remplis d'eau. Elles sont maintenues ensemble par la tension superficielle qui produit une sorte de peau élastique à la surface, à l'instar de l'enveloppe de caoutchouc du ballon de baudruche. Ainsi, à chaque fois qu'une petite goutte d'eau rebondit sur une route mouillée, on pourrait voir au ralenti des cercles ondulants semblables à ceux observés sur un ballon rempli d'eau. Si les formules des scientifiques sont correctes, ils peuvent calculer si une goutte supporte les oscillations ou éclate. Dans la pratique, cela est notamment intéressant pour la construction de réacteurs d'avion supersonique, où le carburant doit être alimenté sous forme de gouttes les plus fines possible, afin d'obtenir une combustion optimale.
 

Auteur : FNR
Vidéo : RTL & FNR

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